ПОСОБИЕ для студентов по Муфте с Пак_Пл_Пруж (1257633)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Зябликов В.М., Гончаров С.Ю.Методика расчета и конструирования муфт с пакетами плоских пружин(пособие для студентов при выполнении курсового проекта по ДМ)Основное назначение муфт с упругими элементами в силовых приводах машин –снижение динамических нагрузок и уменьшение амплитуд крутильных колебаний. Для этойцели необходимо провести динамической расчет крутильной системы привода, рассчитатькрутильную жесткость (С) выбранной муфты и встроить ее в то место привода, котороеопределено расчетом. Помимо основного назначения такие муфты могут соединять несоосныевалы.Для соединения валов агрегатов часто используются муфты с пакетами плоских пружин(рис.1).Рис. 1.

Муфта с пакетами плоских пружин.Здесь:1,2 – полумуфты; 3,4 – наконечники; 5 – пакет плоских пружин; 6 – втулки; 7 –штифт; 8 – кольцо пружинное упорное; 9 – гайка; 10 – шайба; 11 – резьбовой конецнаконечника.1Эти муфты компактны, технологичны, просты в монтаже, позволяют достаточно точнорассчитать основной параметр - крутильную жесткость, определить допустимую несоосностьсоединяемых валов, исходя из условия прочности и долговечности упругих элементов.Порядок монтажа муфты:а) - установить полумуфты 1 и 2 на концах валов так, чтобы оси отверстий для наконечников 3и 4 в обеих полумуфтах были приближенно соосными;б) - вставить пакеты 5 (в сборе с наконечниками, без гаек 9 и шайб 10) резьбовым концомвперед в соответствующие отверстия с внешней стороны полумуфты, не имеющей пружинногокольца 8, так, чтобы они вошли в такие же отверстия другой полумуфты.

На резьбовые концы11 надеть шайбы 10 и навернуть гайки 9 до упора.Для конструирования муфты с оптимальными размерами, необходимо обосновать выборразмеров каждого ее элемента. В работе [1] рассмотрено напряженное состояние пластин припередачемуфтойкрутящегомомента,исследованывозможныетипыжесткостныххарактеристик, рассчитаны и построены формы изогнутых осей.Основной характеристикой муфт с упругими элементами является крутильная жесткость -C  T /  .

Здесь T - крутящий момент, ϕ - относительный угол поворота полумуфт. Крутильнаяжесткость муфты с пакетами плоских пружин рассчитывается по формулеCD 2m  n  E  b  h 3[Нм/рад].4l 3(1)В программу курса «Детали машин» не входит динамический расчет приводов. Поэтомустуденты рассчитывают муфты на статическую и усталостную прочность, определяютпредельно допустимую, по условию прочности упругих элементов, радиальную и угловуюнесоосность валов.Необходимым условием работоспособности муфты является прочность упругихэлементов, нагруженных изгибными напряжениями3∗2∗Т∗изг = ℎ 2 ≤ [σ]изг.(2)Основными параметрами, определяющими размер муфты, являются диаметр Dокружности расположения пакетов и длина l изгибаемой части плоских пружин.Диаметр D должен быть наименьшим, чтобы момент инерции муфты не оказывал заметноговлияния на динамическую систему привода.2При выборе значения диаметра D необходимо учитывать наружный диаметр ступицыполумуфты, который зависит от величины передаваемого крутящего момента.

Длина lизгибаемой части пластин также зависит от способа закрепления полумуфт на валах (рис.2, 3).Рис. 2. Закрепление полумуфт на валах винтами.Здесь: 1-шайба; 2-винт.Рис. 3. Фиксация полумуфт на валах посредством гаек и шайб.Здесь: 1-гайка; 2-шайба; 3-резьбовой конец вала.На рисунках видно, что при сохранении между полумуфтами одинакового зазора (а), длина(l) пластин муфты на рис.4 больше.3Пакеты пружин должны быть податливыми, поэтому полотна изготавливают изтонкого листового проката пружинной стали. Число пакетов m - не менее трех.

Количествопластин n в пакете выбирается из условия, известного в сопромате [2]: брус, состоящий из nлистов, обладает гибкостью в n2 раз большей, чем монолитный брус из аналогичногоматериала, имеющий такие же размеры как в поперечном сечении, так и в длину. При этомлист будет только в n раз менее прочным (пример - автомобильная рессора).Выражение (2) – многофакторная функция. Для определения одного параметраостальными надо задаться. В данном случае следует задаться размерами и материаломпластин: b, h, l и [σ].Для конкретного крутящего момента T и выбранных параметрах (см. выше) можнополучить функцию (m n) =f (D). Здесь произведение (m n) – количество плоских пружин вмуфте. Из (2) получим3∗2∗ (m n) =. ℎ2(3).

Количество n пластин в пакете должно быть таким, чтобы его толщина приблизительноравнялась H≈ (0,6…0,7) dнак. Это обеспечит прочность самого наконечника. На практике поперечное сечение пакета близко к квадрату. При заданном количестве n пластин числопакетов будет равно3∗2∗ m = ℎ 2.(4)Наибольшее влияние на жесткость и прочность пластин оказывает их толщина h, посколькув выражения (2) и (3) входит во второй степени. Увеличение ширины b пластин приводит кросту dнак и увеличению диаметра муфты.

Часто принимают b= (10…20) мм.По условию размещения пакетов пружин в полумуфте минимальный диаметр Dminокружности, проходящей через их центры, будет равен Dmin≈dст+b+2 (10…15) мм. Здесьdст= (1,5…1,6) dв.В большинстве случаев полумуфта устанавливается на конец вала. Если диаметрпоследнего неизвестен, его рассчитывают на прочность при действии крутящего момента( Т ) по предлагаемой зависимости [4]: d в  3 T / (0.2   ) , где T –максимальныйкрутящий момент (например, момент перегрузки),   - допускаемое касательное напряжениепри кручении для материала вала. Полученное расчетное значение диаметра вала ( d в )округляют до ближайшего стандартного.Длина ступиц ( lст ) полумуфт должна быть такой, чтобы обеспечить их устойчивость навалах при действии изгибающих моментов.

Обычно - lст  (0,8  1,5)d в [5].Условие прочности самой полумуфты требует, чтобы расстояние (a) между гнездами длянаконечников пакетов пружин было бы не меньше, чем4a=k dнак.Здесь k = (2…2,5). Диаметр наконечников обычно полагают равным dнак ≈1,25 b.Диаметральный размер муфты можно считать оптимальным, если выполнено условиеm (k 1,25 b) =π D илиm = 1,25 .(5)Выражения (4) и (5) – функции одного и того же аргумента (D): формула (4) – обратнаяпропорциональность, график – гипербола; формула (5) – линейная функция, график – прямаялиния.

Координаты точки пересечения этих графиков – диаметр (D) окружности расположенияпакетов и их количество (m).Покажем на примере расчет основных параметров муфты, исходя из предлагаемойрекомендации.1. Исходные данные необходимые для расчета и конструирования муфты:- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой - Т Н =300 Нм;Материал пружин – сталь 60С2А (пружинная термообработанная, холоднокатанная лента), укоторой σв=1710 МПа, σт =1500 МПа, [σ]изг =850 МПа [3], [4].Модуль упругости стали Е  2  105 МПа2. Определение внутреннего диаметра ( d ст ) ступицы полумуфтыВозможны два варианта:- диаметры соединяемых валов заданы;- если диаметр вала неизвестен, его рассчитывают из условия прочности при действиикрутящего момента Т по зависимости: d в  3 T / (0.2   ) , где T –максимальный крутящиймомент (например, момент перегрузки Т max  K П  Т Н , где К П - коэффициент перегрузки; дляпривода с электродвигателем К П =2,2…2,5);   - допускаемое касательное напряжение прикручении для материала вала     Т / SБ .

Здесь:  Т - предел текучести при кручении; S Б коэффициент безопасности. Учитывая, что валы помимо кручения подвержены и изгибу, S Б=4…6.Материалвала-сталь45улучшенная, Т =290МПа.Следовательно,   290 / 4  72,5МПа . Тогдаd в  3 Tmax / (0.2   ) =32,2  300  103 /  0,2  72,5  35,6 мм.Полученное расчетное значение диаметра вала ( d в ) округляют до ближайшего стандартного -d в =36 мм.53.

Наружный диаметр ступицы Dcт  1,5...1,6 d в = (54…57,6) мм. Принимаем по ГОСТ Dст=56 мм.4. Длина ступиц lст  (0,8...1,5)d в = (0,8…1,5) 36= (28,8…54) мм. Стандартное значениедлины ступицы принимается lст =50 мм. Затем следует рассчитать выбранный вариантсоединения ступицы с валом: шпоночное или шлицевое.Принимаем: ширина пластин b=10 мм, толщина пластин варьируется: h=1 мм, h=1,2; h=1,5.Количество пластин в пакете для каждого варианта свое: в первом случае - n=9, во втором –n=8, в третьем – n=7. Нетрудно заметить, что в каждом варианте сечение пакета близко кквадрату (см. выше).

Коэффициент в формуле (5) k=2.Рис. 4 Графики функций m=f(D)6На рис 4 показаны графики функций m=f(D) для формул (4) и (5). Гиперболысоответствуюттолщинам пластин h=1,0; h=1,2; h=1,5.В первом варианте m=19,53, D=156. Ближайшее целое число пакетов m= 20. Этому числусоответствует диаметр D= 1,25 =20∗2∗1,25∗10=159. Размер по ГОСТ D=160 мм.Второй вариант - m=18, D=135.Третий вариант – m=15, D=119. Размер по ГОСТ D=120 мм.Для выбранных параметров муфт определим их жесткость по формуле (1).Вариант 1.CD 2m  n  E  b  h 3 160 2 ∗20∗9∗2∗10 5 ∗10∗13== 10667 Нм/рад.4∗60 34l 3Вариант 2.C=10498 Н м/рад.Вариант 3.С=11812 Н м/рад.Муфты получились достаточно жесткие.

Основное влияние на величину жесткостиоказывают диаметр D расположения пакетов, длина l изгибаемой части плоских пружин итолщина h пластин.Нагружениемуфтыкрутящиммоментом,вусловияхрадиальнойиугловойнесооосности соединяемых валов, приводит к тому, что каждая из пластин пакетаиспытывает косой изгиб. Это такой вид нагружения, при котором плоскость действияизгибающего момента (плоскость изгиба) не совпадает ни с одной из главных плоскостейпластины. Изгибающий момент можно представить как сумму трех изгибающих моментов: M f, M  , M  (здесь и далее индексы f , ,  указывают на вид нагружения, вызвавший этинапряжения).

Момент M f зависит от крутящего момента, передаваемого муфтой. Изгибающиймомент M  определяется радиальным смешением валов Δ. M  - изгибающий момент,возникающий из-за углового перекоса валов θ. На рис.5 схематически показаны все триизгибающих момента M f , M  и M  .7Рис.5 - Схема нагружения пластины изгибающимимоментами: M f , M  и M  .Здесь: x, y – главные оси поперечного сечения пластины, z – продольная ось пластины.В процессе передачи крутящего момента Т с одной полумуфты на другую происходит ихотносительное смещение в окружном направлении на величину f, что соответствует изгибупластины в плоскости наименьшей жесткости z x (рис.5).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы